论文.docx
- 文档编号:30010927
- 上传时间:2023-08-04
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:81.99KB
论文.docx
《论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《论文.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
论文
摘要
在飞机的安全运行中,电气系统承担着极为重要的作用。
因此对飞机电气系统性能参数进行准确、快速的测试,在飞机的研制、定型中有着非常重要的意义。
本课题来源于航空工业集团某研究所,针对不同型号飞机机载电气系统要求满足不同的飞机供电特性标准的特点,研制了一种基于DAQ-2010高速数据采集卡和CPLD(复杂可编程逻辑电路)等硬件的高性能、多用途电气参数测试系统。
该系统精度高、速度快、通道多,能够满足多种测试标准的要求,具有成本低、操作简单、使用方便等优点。
论文首先对设计参数与指标进行分析,在分析结果的基础上提出系统设计的总体方案,随后详细介绍了DAQ-2010数据采集卡的结构和驱动开发,硬件部分主要介绍了CPLD的开发过程、单片机的开发过程以及信号调理电路的设计,软件部分分别详细介绍了计量软件和系统测试软件的开发过程,包括各个功能模块的划分与功能实现,并且对相关算法给予具体的论述,最后对此次研制过程予以总结并提出展望。
经实际运行表明:
该飞机电气参数测试系统各项性能指标达到设计要求,投入使用后工作稳定、可靠性高,具有很好的实际应用价值。
关键词:
飞机电气系统,数据采集,数值分析
ABSTRACT
Theelectricalpowersupplysystemofanaircraft(EPSSA)playsanimportantroleinthemodernairplane.ItisveryimportanttostudyhowtomeasuretheparametersofEPSSAaccuratelyandrapidly.ThisprojectwhichistodevelopanairplaneelectricalparametertestingsystemcomesfromanInstituteofChinaAviationIndustryCorporation.ThedifferentEPSSAneedsdifferenttestingstandards.DesignofahighqualityandmultifunctionairplaneelectricalparametertestingsystembasedonhighspeeddataacquisitioncardandCPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)ispresented.Thissystemcouldmeettheneedofmanytestingstandards.Ithasthefeaturesofhighprecision,highspeed,multi-channel,simpleoperation,convenientuseandlowcost.
Thethesisanalysestheparameterandthecriterionofdesignfirst.Thenbasedontheresultofanalysis,thegeneralschemeisputforward.Inthehardwaredesign,thestructureoftheDAQ-2010dataacquisitioncardisdescribedindetail;thedevelopmentofCPLD,MCUandtheregulativecircuitforsignalareintroduced.Inthesoftwarepart,thedriverprogramoftheDAQ-2010dataacquisitioncard,themetricsoftwareandthesystemmeasuringsoftwarearedeveloped.Theinterrelatedarithmeticisdiscussedalso.Thelastpartistheconclusionofthisdevelopment.
Theexperimentoftheairplaneelectricalparametertestingsystemindicatesthatthissystemmeetstheneedofdifferentparametersmeasurementandhashighreliabilityandgoodstability.Itisvaluableforapplicationinpractice.
Keywords:
AircraftElectricalPowerSupplySystem,DataAcquisition,
前言
液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。
利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。
。
现今,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传科研攻关和对引进技术的消化吸收,产品技术水平不断提高。
通过对液压系统的设计,使我们对液压缸的结构,液压元件的选择,液压回路有了更深刻的理解,同时也使我们对液压系统甚至一般机械系统的设计有了初步的了解。
由于编者的知识水平有限,加上时间短促,有不足的地方,请给予批评指正。
目 录
摘要1
ABSTRACT2
前言3
目 录4
1概述5
1.1 课题的研究背景5
1.2 测量仪表的简介及发展状况6
1.3液压技术的发展6
1.3.1我国液压技术的现状6
1.3.2国外液压技术的发展6
1.4 DSP技术引入电工测量仪表的意义6
1.5 课题的现实意义7
2液压系统执行元件的设计8
2.1 测量的概念及方法【1】8
2.2 交流电流、电压有效值的测量8
结束语11
谢辞12
参考文献13
1概述
液压传动是利用密封系统中的受压液体来传递运动和动力的一种传动方式。
液压传动与机械传动相比,具有许多优点,所以在机械设备中,液压传动是广泛采用的传动方式之一。
相对于机械来说,它是一门新技术。
近几十年来,随着微电子技术的迅速发展,且渗透到液压中并与气动技术密切结合,是其应用领域遍及各个生产部门,已成为实现生产过程自动化,提高劳动生产率必不可少的重要手段之一。
1.1 课题的研究背景
随着生产的发展及社会的进步,电力在生产、生活中的重要也越来越明显。
以前我们可能对电力的质量感到满意,但毫无疑问,现在的工厂、办公室、医院以及其他公用设施都依赖高质量的电力来保证其电子和电气设备的正常工作。
尤其在电力系统及工矿企业中,电压表、钳位电流表、相位表、频率表、频谱分析仪等仪表广泛被应用,常规的电工仪表不论是数字式的还是模拟式的测试重点一般都放在直流电流、直流电压、交流电流、交流电压和频率的测量上。
而电网中的谐波含量越来越高,将直接影响发供电设备的安全和优质运行,有可能增加电网发生谐振的可能,从而产生过电压或过电流,降低电网的可靠性;增加电网损失,降低了电气设备的效率和利用率;加速设备的绝缘老化,缩短设备的使用寿命,降低电能质量;影响继电保护、计算机、测量和计量仪器以及通信系统的正常运行等,所以准确分析电网的谐波状况是非常必要的,这将反映整个电网的电力质量。
而进行谐波分析,若购买专门的设备,则造成投资大,现场操作时需要携带很多仪器仪表,给基层的工作人员带来很多不便。
如果形成一体化仪表后这个问题就不存在了,只携带一个仪表就能完成电压、电流、相位、相序、功率、频率、功率因数、谐波分析等多种功能真正做到全面准确地反映用电系统的电能质量。
目前国内也在做这方面的研究,都是仅限于集四五种功能于一体在单片机的基础上研制的,如西安爱邦生产的A-300,都没有频谱分析这一项功能,而国外有同类产品,但价格比较高,如日本生产的3139交直流三相电力分析仪,具有谐波分析功能仪器的价格就更高了大约在2-15万左右,视谐波分析的次数而定,因此开发研制此多功能三相伏安相位仪很有现实意义。
该仪器可以广泛适用于电力系统及相关行业继电保护和计量专业、工矿企业、石油化工、冶金企业的二次回路检查。
它的出现简化了操作员的工作,同时也带来相当的经济和社会效益。
1.2 测量仪表的简介及发展状况
测量是一种将数字与物理量、物理现象结合之过程可凭人的感觉或借助仪器,而所借助之仪器由简单测量长度的尺,到超过人类感觉估计的量而设计的精密系统。
测量是科学研究和生产过程中的一个必不可少的环节,测量方法的先进与否在很大程度上决定着科学实验或生产技术的先进性。
人们通过测量,探索自然界各种现象之间存在的客观规律,建立起各种定理和定律,这些定理、定律又促进了测量技术的发展。
电工测量仪表是根据电流的磁效应或热效应对表内活动的推动力制成的,利用指针偏转的大小,或光点在标尺上移动的距离来指示电学量的测量仪器,它是实现电工测量过程所需技术工具的总称。
1.3液压技术的发展
1.3.1我国液压技术的现状
我国的液压工业开始于20世纪50年代,目前正处于迅速发展,提高的阶段。
其产品最初只用于机床和锻压设备,后来才用到拖拉机和工程机械上。
自从1964年从国外引进一些液压元件生产技术,同时进行自行设计液压产品以来,我国的液压件生产已从低压到高压形成系列,并在各种机械设备上得到了广泛的使用。
80年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进,消化,吸收和国产化工作,以确保我国的液压技术能在产品质量,经济效益,研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。
1.3.2国外液压技术的发展
液压技术有着悠久发展历史,从1795年世界上第一台水压机诞生,到现在已有200多年的历史。
至上世纪50~70年代,随着工艺水平的极大提高,液压技术也得到了迅速发展,成为实现现代传动和控制的关键技术,其发展速度仅次于电子技术。
特别是近年来流体技术与微电子、计算机技术相结合,使液压与气动技术进入了一个新的发展阶段。
据有关资料记载,国外生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%的自动生产线,均采用了液压与气动技术。
在国民经济很多领域均需应用液压与气动技术,其水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志之一。
1.4 DSP技术引入电工测量仪表的意义
正如前面所讲的那样,常规电工测量仪表虽然可以测量各种常规电参量,但是在进行电力系统的谐波分析方面责有较大困难。
如果需要进行电力谐波分析,还要使用专门的仪器,用PC机也可以实现,但使用很不方便,要携带主机,电源线,串口线等,不适合野外或现场作业,给用户造成很大的麻烦。
正如我们在后面会看到的那样,在数字信号处理的运算种包含了大量的乘加运算。
在DSP技术出现之前,数字信号处理的任务只能依靠微处理来完成,但是微处理器的处理速度较低,根本无法满足高速实时要求。
通常的MCU或MPU都不是专门为数字信号处理而设计的,所以在进行频谱分析时比较困难,主要体现在进行实时数据
1.5 课题的现实意义
本课题的实现具有重大意义:
1、研制的测量仪体积小,极大的方便了用户的使用。
2、防止电压过高对用电设备造成危害。
用电设备设计在额定电压时性能最好、效率最高,但当电压偏离额定值时,其性能和效率都会降低,有的还会减少使用寿命,当电压偏差超过一定值时,会引起设备的损坏;
3、确保设备投运后电力系统和设备的安全经济运行,为国家节省了大量的电力能源;
4、通过测量检测出电力系统不稳定的原因,从而通过必要的手段,如继电保护,电网滤波,反馈控制等使电网稳定运行。
采用最新的DSP技术,将之应用于仪表上,不仅使该仪表在技术上更成熟、功能上更完备,而且能使该仪表最终以较高的性价比投入市场,以满足目前各个用电部门对高准确度的测量仪表的大量需求。
只有中国有了自己的产品,国外的同类产品才会降价,这样在带来明显的经济效益的同时,由于其价格比国外同类产品低,还能为国家节省大量的外汇,具有良好的市场前景。
总之,据调查,我国发电量的10%左右尚未得到利用,线路的损耗高达20%,因电网波动而不得不采用过大的容量设计,致使系统效率低下。
通过电力谐波的分析,对保证电网的供电质量、挖掘现有容量的潜力,具有十分重要技术意义和经济价值.该表的研制成功不仅会把仪表技术提上一个新台阶,推动仪表技术的发展,而且也会对提高我国精密电测仪表的研制、生产水平都有着积极的意义。
2液压系统执行元件的设计
2.1 测量的概念及方法【1】
在自然界中,对于任何被研究的对象,若要定量地评价,必须通过测量来实现。
在电工电子技术领域中,正确地测量更为重要。
测量的定义:
是以确定的被测对象的量值为目标而进行的一组操作。
2.2 交流电流、电压有效值的测量
因为周期性电流、电压的瞬时值是随时间变化的,所以一般用有效值表它们的做功能力并度量其“大小”。
电流有效值的定义是将一个周期性电流的做功能力和直流电流的做功能力相比,有:
在相同的时间T内周期电流i流过电阻R在一个周期内所做功与直流电流I流过电阻R所做功相等,则称此直流电流的量值为周期电流的有效值。
周期性电流i流过一个电阻R,在时间T内,电流i所做的功为:
公式(2-1)
直流电流I流过电阻R在时间T内所做的功为:
公式(2-2)
当两个电流在一个周期T内所做功相等时,有:
公式(2-3)
于是,得:
公式(2-4)
式中i―――t时刻的电流信号瞬时值i(t);
T―――该电流信号波形的周期;
I―――交流电流信号有效值。
经电压/电流互感器传到信号调理电路,再将其传到A/D转换,将得到的数字信号送调理入LF2407A中,经过数据处理送LCD显示。
整个系统主要包括电源电路、信号电路、A/D转换电路(AD7859AP)、数字器件接口电路、液晶显示接口电路、微型打印机接口电路、串口通信电路(ICL3222)、时钟电路(PCF8583)、I2C接口电路、键盘接口电路等等。
三相多功能伏安相位仪的总体设计结构框图如图3-1所示。
图3-1仪器的总体结构框图
传统的机械夹具在松开和夹紧工件时都要费力的用扳手旋拧螺母和移动压板。
然而液压夹具(图1-2)只需要通过控制油路的通断就可实现夹具的完整的顺序动作控制。
有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%~95%的时间,缩小了生产循环周期,从而增加了产量也就意味着降低了成本。
见表1-1例子的成本比较,采用液压夹具不仅单件成本降低19.26元,而且完成时间由两年缩短至18个月。
图1-2加工薄壁零件的液压夹具
表1-1液压夹具与机械夹具的比较
参数
液压夹具
机械夹具
产品数量
60000件
60000件
原材料成本/单价
250.00元
250.00元
设备成本/小时
1500.00元
1500.00元
夹具体成本
3000.00元
50000.00元
零件数量/单个夹具体
4件
4件
装卸时间
20秒
240秒
加工时间
720秒
720秒
劳动力成本/小时
30.00元
30.00元
单件成本统计
原材料
250.00元
250.00元
设备
77.00元
100.00元
夹具
5.00元
0.80元
劳动力(8小时1班)
单件总成本
333.54元
352.80元
液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。
关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。
从而确保了同一道工序下的加工质量一致性,即提高重复精度,故此由于变形造成的废品率将会微乎其微。
成批零部件的互换性也会达到理想的指标。
然而这一点几乎是机械夹具无法做到的。
结束语
通过本次的毕业设计,使我受益匪浅,知道了许多知识,认识到毕业设计的重要性,且是十分必要的。
在已度过的三年时间里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去锻炼我们的实践面?
如何把我们学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?
我想这次的毕业设计就为我们提供了良好的实践平台。
在做本次设计中,我感触最深的当数查阅大量的设计资料了。
为了让自己的设计更加完善,更加符合标准,一次次翻越手册是十分必要的,同时也是必不可少的。
一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的,由于本次设计要求用AUTOCAD制图。
虽然过去从未独立应用过它们,但在学习的过程中带着问题去学我发现效率更高,
这次的毕业设计让我有效的掌握了液压知识,以及各个学科之间的融会贯通。
比如在做设计的过程中运用到了机械制造,数控原理,机床构造等课程,起到了综合运用的效果。
但是水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
而且,让几个人一起做设计,培养了我们的团队合作精神,发挥了我们的特长,这在以后的工作中十分重要。
谢辞
这次的毕业设计首先感谢马伟良老师的悉心指导。
在设计的过程中我遇到了许多的疑难问题和困难,但马老师不顾个人工作的繁忙,能够在百忙之中抽出时间来给我指导,并为我们指点迷津,帮助我们
参考文献
【1】蒋志扬、李颂伦主编,飞机供电系统(修订版),北京:
国防工业出版社,1990
【2】严仰光主编,航空航天器供电系统,北京:
航空工业出版社,1995
【3】中华人民共和国国家军用标准GJB181-86,飞机供电特性及对用电设备的要求,1986
【4】中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准HB6448-90,飞机供电系统性能参数的数字式测试,1990
【5】美国军用标准MIL-STD-704A,飞机供电特性,1966
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 论文